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현택환(왼쪽) 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장 연구팀은 효소 작동원리를 닮은 재활용 가능한 광촉매를 개발했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 머터리얼스’ 23일자에 발표했다. 남기태(가운데) 서울대 재료공학부 교수와 김형준(오른쪽) KAIST 화학과 교수 연구팀도 함께 참여했다.IBS 제공 생체 물질인 효소의 작동원리를 모사해 적은 비용으로 효율적으로 수소를 생산할 수 있는 친환경 촉매 기술이 개발됐다. 현재 사용되고 있는 값비싼 백금 촉매와 효율은 비슷하면서, 재활용이 가능해 폐기물이 발생하지 않는 게 장점이다. 향후 수소 경제 사회를 앞당기는 데 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다.
현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장과 남기태 미래소재디스커버리 d-오비탈제어소재연구단장(서울대 재료공학부 교수), 김형준 KAIST 화학과 교수팀은 효소의 작동원리를 응용해 빛으로 수소를 생산할 수 있는 촉매를 개발하는 데 세계 최초로 성공했다. 연구 결과는 재료 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’ 23일자에 발표됐다.
촉매는 물질의 화학 반응 속도를 조절하는 물질이다. 화학 반응이 쉽게 이뤄지게 해 물질을 합성하거나 오염물질을 정화하는 등 다양한 용도에 활용된다. 촉매는 반응물 및 생성물과 동일한 형태를 가진지 여부에 따라 '균일촉매'와 '불균일촉매'로 나뉜다. 반응물 및 생성물이 기체너 액체일 때 촉매가 고체일 경우 그 촉매를 불균일촉매라고 부른다.
불균일촉매는 생산비용이 싸고 재활용이 가능하지만, 효율이 낮은 게 단점이다. 또 수명이 다하면 폐기돼 땅에 매립해야 해 2차 오염을 유발하는 문제가 있었다.
연구팀은 생명체가 가진 생체 촉매인 효소를 이용해 불균일촉매의 단점을 극복했다. 효소는 온도나 산성도 등 주변 환경에 예민한 단백질 분자다. 복잡한 입체 구조를 갖고 있는데, 환경에 따라 스스로 구조를 바꿀 수 있다. 효소는 이런 ‘변신’ 능력을 활용해, 마치 야구 장갑으로 딱 맞는 크기의 야구 공을 잡듯 주변의 특정 단백질만을 골라 결합하거나, 그 단백질의 구조를 변형시킨다. 각자 자기만의 독특한 구조를 바탕으로 원하는 물질만 빠르게 골라 반응을 일으키기에 화학 반응 효율이 매우 높다는 게 장점이다.
연구팀은 이런 효소의 능력을 흉내 내 특정 조건에서 특정 물질과만 결합을 잘 하는 촉매를 만들었다. 먼저 이산화티타늄(TiO2) 나노입자 위에 구리 원자를 올렸다. 여기에 연구진이 빛을 가하자, 구리와 이산화티타늄이 서로 전자를 주고받으며 이산화티타늄의 구조를 바꿨다. 야구공을 잡는 장갑의 상태가 된 것이다. 이 상태에서 반응을 시키자, 구리 원자가 하나하나 촉매로 작용했다. 촉매 작용이 끝난 뒤에는 다시 이산화티타늄의 구조가 원래대로 돌아와 재활용이 가능한 상태가 됐다. 폐기물 발생을 원천적으로 막을 수 있게 된 것이다.
연구팀은 물과 메탄올을 이용해 수소를 직접 생산하며 효율을 확인했다. 그 결과 지금까지 가장 효율이 좋은 백금/이산화티탄을 이용한 촉매와 거의 비슷한 효율을 보인다는 사실을 확인했다. 하지만 귀금속인 백금 대신 구리를 쓰기에, 생산비용은 오히려 훨씬 저렴했다. 연구팀은 “불균일촉매의 장점인 싼 생산비용과 재활용 가능성을 살리면서도 단점인 낮은 효율을 극복하는 데 성공했다”고 밝혔다.
현 단장은 “개발된 촉매를 물을 햇빛으로 수소로 생산하는 광촉매 반응에 활용하면 일상적인 온도나 압력 상태에서도 안정적이고 높은 효율로 친환경 에너지인 수소를 값싸게 제조할 수 있다”며 “수소 경제의 출발점이 되는 원천기술을 개발했다”고 말했다.
※ 기사 중 ‘불균일촉매’ 정의에 대한 지적이 있어 불균일촉매에 대한 정의를 고칩니다. 지적에 감사드립니다.
[고재원 기자 jawon1212@donga.com]
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2교시 후 답안 재교체로 공정성 논란 제기…심평원은 공식 사과
게티이미지뱅크보건복지부 산하 공공기관인 건강보험심사평가원(심평원)의 신입사원 채용 필기시험에서 엉뚱한 답안지가 배포되는 등 혼선이 일었다. 답안지를 교체하는 과정에서 부정행위 가능성도 제기됐다. 하지만 심평원은 문제 발생 후 사흘이 지나도록 특별한 대책을 내놓지 않아 원성이 커지고 있다.
23일 심평원 공채시험 준비생들에 따르면 20일 심사직 필기전형 1교시 중 일부 시험장에서 OMR 답안지가 잘못 배포됐다. 시험은 80문항이었으나, 수험생들은 50문항용 답안지를 받았다. 심평원은 잘못을 인지하고 1교시 도중 80문항용 답안지를 새로 배포했다.
그런데 심평원은 2교시를 마친 뒤 50문항용 답안지를 받았던 시험장에 다시 한 번 새 답안지를 나눠줬다. 이어 중간에 교체해서 작성한 답안지의 내용을 그대로 옮겨 적게 했다.
시험이 끝나자 수험생 사이에선 공정성 논란이 일었다. 1교시와 2교시 사이 30분간 휴식시간이 주어졌는데, 당시 수험생들이 개인 휴대폰 사용이 가능해 답안 내용을 서로 공유했을 수 있다는 주장이 제기된 것이다. 일부 수험생이 2교시 후 최종 답안지를 작성하는 과정에서 답을 고쳐 썼을 가능성이 있다는 지적이었다.
또 동시에 진행한 행정직 필기시험에서는 객관식 문항에 보기가 없는 문제가 출제되기도 했다. 심평원 측은 해당 문항은 무효 처리하기로 했다.
이날 시험을 본 수험생 A씨는 23일 한국일보와의 통화에서 “다들 간절한 마음으로 시험에 임했는데 결과가 나오기 전 실망부터 하게 됐다”며 “공공기관인 심평원에 가지고 있던 신뢰가 허술한 시험 때문에 무너진 분위기”라고 전했다.
23일 심평원에서 올린 사과문 전문. 심평원 홈페이지 캡처논란이 지속되자 결국 심평원은 공식 사과했다. 김승택 심평원 원장은 23일 홈페이지를 통해 “일부 고사장에서 답안지 배포 및 교체 과정의 혼란으로 응시생 여러분께 심려를 끼쳐드렸다”며 “빠른 시일 내에 최선의 대책을 마련해 알려드리겠다”고 사과했다. 심평원은 뒤늦게 수험생에게 사과 문자를 돌리고 대책회의를 열었지만, 아직 구체적인 결론을 내놓지는 않았다. 시험 감독은 외주업체에서 진행한 것으로 알려졌다.
일각에서는 재시험 필요성도 제기하고 있다. A씨는 “‘1차 2차 답안지를 대조할 테니 재시험까지는 안 갈 것’이라는 의견이 수험생들 사이에선 많지만, 다들 심란해 하는 눈치”라고 전했다. 심평원 취업 준비생들이 모인 온라인 커뮤니티에서도 “결과 발표가 얼마 안 남았는데, 아직 대책이 없다니 초조하다” “지방에서 근무 빼고 힘들게 시험 본 사람들에게 재시험은 부당하다” 등의 비판이 쏟아졌다.
심평원은 이번 상반기 채용에서 심사직 192명, 행정직 57명, 전산직 30명, 연구직 15명 등 총 294명을 뽑을 예정이다. 필기시험 합격자 발표는 26일 오후 5시로 예정돼 있다.
이소라 기자 wtnsora21@hankookilbo.com
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